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SCIENCES ET TECHNIQUES

LES RELATIONS SOLEIL - TERRE
LE RADAR SuperDARN



L'instrument: le radar cohérent HF

Les radars cohérents détectent le signal rétro-diffusé par les fluctuations d'ionisation présentes dans l'ionosphère des régions de haute latitude. A cause de la forte conductivité électrique du plasma parallèlement au champ magnétique, les irrégularités diffusantes sont alignées avec celui-ci.

Afin d'obtenir un écho de rétrodiffusion, le vecteur d'onde radar incident doit donc être perpendiculaire au champ magnétique, c'est à dire pratiquement horizontal dans les régions amorales et polaires. Cette condition peut être satisfaite en utilisant des ondes de la gamme HF (10-20 MHz) qui subissent une réfraction significative dans l'ionosphère. L'onde rétrodiffusée subit, par effet Doppler, un changement de fréquence proportionnel à la composante radiale de la vitesse du plasma entraînant les irrégularités.
 

© Gérard Bodineau

Schéma représentant les conditions de propagation d'une onde HF dans l'ionosphère aurorale et les conditions de perpendicularité au champ magnétique terrestre.

Afin de former un faisceau étroit en azimut, le radar utilise un réseau de 16 antennes phasées électroniquement. La différence de phase introduite d'une antenne à l'autre est contrôlée par une matrice de déphasage permettant un balayage rapide en azimut dans les 16 directions prédéterminées. Le réseau principal est complété par un réseau secondaire de 4 antennes fonctionnant en interféromètre vertical.
Chaque antenne est alimentée par un émetteur de 600 Watts. La puissance totale émise est de l'ordre de 10 kW. Mais la puissance effective rayonnée par le radar en tenant compte des gains des antennes et du réseau est de l'ordre de 4 MW.
Le radar est piloté par un ensemble de micro-ordinateurs. Le système est extrêmement flexible et les paramètres essentiels de fonctionnement du radar peuvent être modifiés par logiciel. Le radar peut être contrôlé et programmé sur le site ou à distance par une simple ligne téléphonique ou une liaison Internet. Des expériences complexes peuvent ainsi être menées sans la présence d'un opérateur sur site.

Résumé des caractéristiques techniques

- Bande de fréquence: Bande HF : 10 - 20 MHz
- Puissance d'émission: 16 x 600 Watts
- Couverture en distance: 75 portes de 45 km (de 180 km jusqu'à 3550 km du site radar)
- Couverture en azimut: 52°- 16 directions de faisceaux par pas de 3,3°
- Temps d'intégration: 3 ou 7 secondes dans chaque direction (balayage complet en 1 ou 2 minutes)
- Fonctionnement: Continu sans intervention humaine
- Contrôle: A distance par ligne téléphonique ou Internet
  Réseaux d'antennes

- Réseau principal :
Longueur totale: 260 m (16 antennes log-périodiques) Hauteur mât vertical: 15,50 m.
Longueur poutre horizontale: 13 m
Longueur éléments d'émission: jusqu'à 15,10 m

- Réseau interférométrique:
Longueur totale: 60 m (4 antennes identiques à celles du réseau principal)

Jean-Paul Villain et Jean-Claude Cerisier

1. Laboratoire de Physique et Chimie de l'Environnement, UMR 6115, Orléans
2. Centre d'études des Environnements Terrestre et Planétaires, UMR 8639, St-Maur-des-Fossé




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L'instrument : le radar cohérent HF    


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